RU2547882C2 - Method to measure medium temperature - Google Patents
Method to measure medium temperature Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547882C2 RU2547882C2 RU2013113070/28A RU2013113070A RU2547882C2 RU 2547882 C2 RU2547882 C2 RU 2547882C2 RU 2013113070/28 A RU2013113070/28 A RU 2013113070/28A RU 2013113070 A RU2013113070 A RU 2013113070A RU 2547882 C2 RU2547882 C2 RU 2547882C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- resistance
- reference resistor
- value
- temperature
- current
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к способам для измерения температуры термопреобразователями сопротивления, и может быть использовано для измерения температуры окружающей среды.The invention relates to temperature measurements, and in particular to methods for measuring temperature with resistance thermal converters, and can be used to measure ambient temperature.
При измерении температуры посредством термопреобразователя сопротивления, как правило, возникает проблема дополнительного нагрева термопреобразователя от тока опроса, протекающего через него при измерении сопротивления. Наличие дополнительного нагрева, обусловленного током опроса, снижает точность измерений, так как приводит к увеличению погрешности измерений температуры, значение которой трудно учесть, так как она имеет нестабильный характер. Для минимизации влияния величины тока опроса на точность измерений для термопреобразователей сопротивления, используемых для измерения температуры, допускаемое значение обтекающего их тока составляет единицы миллиампер. Однако при этом соответственно падение напряжении на термопреобразователе, которое требуется измерять, также мало и составляет порядка 0,5 В. Возникает проблема обеспечения максимального уровня сигнала, снимаемого с термопреобразователя. Для согласования сигнала термопреобразователя сопротивления и последующих устройств, например аналого-цифрового преобразователя, используют усилители постоянного тока.When measuring temperature with a resistance thermoconverter, as a rule, the problem arises of additional heating of the thermoconverter from the polling current flowing through it when measuring resistance. The presence of additional heating, due to the polling current, reduces the accuracy of measurements, since it leads to an increase in the error of temperature measurements, the value of which is difficult to take into account, since it has an unstable character. To minimize the influence of the magnitude of the polling current on the measurement accuracy for resistance thermocouples used to measure temperature, the permissible value of the current flowing around them is units of milliamps. However, in this case, accordingly, the voltage drop at the thermocouple, which you want to measure, is also small and amounts to about 0.5 V. There is a problem of ensuring the maximum level of the signal recorded from the thermocouple. To match the signal of the resistance thermoconverter and subsequent devices, such as an analog-to-digital converter, DC amplifiers are used.
Известен способ измерения температуры, реализованный в устройстве для измерения температуры, в котором при изменении сопротивления термопреобразователя вследствие изменения температуры контролируемой среды, добиваются максимального уровня сигнала с термопреобразователя при допустимой мощности рассеивания, автоматически регулируя величину тока опроса посредством блока стабильных источников тока, для чего каждый стабильный источник тока настроен на генерацию заданного фиксированного тока опроса для конкретного диапазона значений сопротивлений термопреобразователя, полученный сигнал усиливают (СССР, авт.свид. №1394062, G01K 7/00, 07.05.88).A known method of measuring temperature, implemented in a device for measuring temperature, in which when changing the resistance of the thermocouple due to changes in the temperature of the controlled environment, they achieve the maximum signal level from the thermocouple at an acceptable dissipation power, automatically adjusting the magnitude of the polling current through a block of stable current sources, for which each stable the current source is configured to generate a given fixed polling current for a specific range of values th resistance of the thermal converter, the received signal is amplified (USSR, author certificate No. 1394062, G01K 7/00, 05/07/08).
Известный способ позволяет формировать оптимальный режим работы термопреобразователя, получая с него максимально возможный сигнал при сохранении максимально допустимой мощности рассеивания. Однако сигнал с термопреобразователя по-прежнему остается мал (доли вольта) и для обеспечения работоспособности устройства требуется дополнительное усиление сигнала, что вносит дополнительную погрешность в результаты измерений температуры, так как выходные параметры усилителей зависят от многих факторов: стабильность источника питания, характеристики окружающей среды. При этом погрешность, обусловленную использованием усилителей сигналов, трудно учесть, так как она имеет нестабильный характер. Минимизация погрешности, вносимой усилителем, приводит к усложнению устройства, реализующего способ. Кроме того, способ регулирования величины тока опроса сложен в реализации.The known method allows you to form the optimal operating mode of the thermal converter, receiving from it the maximum possible signal while maintaining the maximum allowable power dissipation. However, the signal from the thermal converter still remains small (fractions of a volt) and to ensure the operability of the device, additional signal amplification is required, which introduces an additional error in the temperature measurement results, since the output parameters of the amplifiers depend on many factors: stability of the power supply, environmental characteristics. Moreover, the error due to the use of signal amplifiers is difficult to take into account, since it is unstable. Minimizing the error introduced by the amplifier leads to a complication of the device that implements the method. In addition, the method of controlling the magnitude of the polling current is difficult to implement.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения температуры (РФ, патент №2229692, G01K 7/18, 27.05.2004). Измерение температуры выполняют программно под управлением микроконтроллера. При измерении температуры сигналом с выхода микроконтроллер сначала подключает источник тока опроса к эталонному резистору, а затем поочередно к термопреобразователям сопротивления. Цикл измерения начинают с измерения падения напряжения на эталонном резисторе, которое усиливают, преобразуют АЦП в цифровой код и запоминают в памяти контроллера. Аналогично поочередно измеряют падение напряжения на термопреобразователях сопротивления, при этом коммутаторы поочередно подключают термопреобразователи к источнику тока опроса и к усилителю. После поступления информации со всех термопреобразователей сопротивления в память микроконтроллера микроконтроллером выключают стабилизатор напряжения и последовательно производят вычисление температуры каждой исследуемой среды по заданному ранее алгоритму.Closest to the proposed is a method for determining the temperature (RF, patent No. 2229692, G01K 7/18, 05/27/2004). Temperature measurement is performed programmatically under the control of a microcontroller. When measuring the temperature with a signal from the output, the microcontroller first connects the polling current source to a reference resistor, and then alternately to the resistance thermal converters. The measurement cycle begins with measuring the voltage drop across the reference resistor, which is amplified, the ADC is converted into a digital code and stored in the controller memory. Similarly, the voltage drop across the resistance thermocouples is alternately measured, while the switches alternately connect the thermocouples to the polling current source and to the amplifier. After the information from all resistance thermal converters arrives in the memory of the microcontroller, the voltage regulator is turned off by the microcontroller and the temperature of each test medium is sequentially calculated according to a previously defined algorithm.
Недостаток известного способа прежде всего состоит в том, что в нем, как и в предыдущем аналоге, сигнал с термопреобразователя по-прежнему остается мал (доли вольта), что для обеспечения работоспособности способа требуется дополнительное усиление сигнала. Использование в измерительной цепи усилителя сигнала вносит дополнительную погрешность в результаты измерений температуры, так как выходные параметры усилителя зависят от многих факторов: стабильности источника питания, характеристик окружающей среды. При этом погрешность, обусловленную использованием усилителей сигналов, трудно учесть, так как она имеет нестабильный характер. Минимизация погрешности, вносимой усилителем, приводит к усложнению устройства, реализующего способ.The disadvantage of this method primarily consists in the fact that in it, as in the previous analogue, the signal from the thermal converter remains small (fractions of a volt), which requires additional signal amplification to ensure the operability of the method. The use of a signal amplifier in the measuring circuit introduces an additional error in the temperature measurement results, since the output parameters of the amplifier depend on many factors: the stability of the power source, and environmental characteristics. Moreover, the error due to the use of signal amplifiers is difficult to take into account, since it is unstable. Minimizing the error introduced by the amplifier leads to a complication of the device that implements the method.
Кроме того, в известном способе измерение падения напряжения на эталонном резисторе и термопреобразователях сопротивления выполняют поочередным подключением к ним источника тока опроса, т.е. при измерении падения напряжения ток опроса протекает или только через эталонный резистор, или только через термопреобразователь сопротивления, т.е. эти цепи электрически не связаны. При этом равенство величины тока опроса для эталонного резистора и для термопреобразователей обеспечивается специальными аппаратурными средствами. Это объясняет необходимость использования стабилизированного источника постоянного напряжения. Необходимость использования стабилизированного источника постоянного напряжения, формирующего ток опроса, усложняет выполнение заявленного способа.In addition, in the known method, the measurement of the voltage drop across the reference resistor and resistance thermocouples is performed by alternately connecting a polling current source to them, i.e. when measuring the voltage drop, the interrogation current flows either only through the reference resistor, or only through the resistance thermal converter, i.e. these circuits are not electrically connected. Moreover, the equality of the magnitude of the polling current for the reference resistor and for thermal converters is provided by special hardware. This explains the need to use a stabilized constant voltage source. The need to use a stabilized source of constant voltage, forming the polling current, complicates the implementation of the claimed method.
Предлагаемое изобретение решает задачу способа измерения температуры среды, осуществление которого позволяет достичь технического результата, заключающегося в возможности увеличения уровня сигнала, снимаемого с термопреобразователя сопротивления без превышения допустимого тока опроса, а также в повышении точности измерения и в упрощении.The present invention solves the problem of a method for measuring the temperature of the medium, the implementation of which allows to achieve a technical result, consisting in the possibility of increasing the level of the signal taken from the resistance thermocouple without exceeding the permissible interrogation current, as well as to increase the accuracy of measurement and simplification.
Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в способе измерения температуры среды, в соответствии с которым в исследуемую среду помещают платиновый термопреобразователь сопротивления, создают ток опроса через эталонный резистор и через термопреобразователь, программно под управлением контроллера и в соответствии с заданным алгоритмом измеряют падение напряжения на терморезисторе и на эталонном резисторе, результаты измерения преобразуют в цифровой код, запоминают в памяти контроллера, определяют значение сопротивления термопреобразователя в исследуемой среде и по полученному значению определяют температуру среды, новым является то, что термопреобразователь и эталонный резистор соединяют последовательно с образованием общей электрической цепи для протекания тока опроса, а протекающий через них ток опроса формируют в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов со скважностью, при которой средний ток через термопреобразователь сопротивления не превышает допустимой величины, при этом величину скважности определяют по формуле:The essence of the claimed invention lies in the fact that in the method of measuring the temperature of the medium, according to which a platinum resistance thermoconverter is placed in the test medium, a polling current is generated through a reference resistor and through a thermoconverter, programmatically under the control of the controller and in accordance with a predetermined algorithm, measure the voltage drop across a thermistor and a reference resistor, the measurement results are converted into a digital code, stored in the controller memory, the resistance value is determined a thermoconverter in the medium under study and the temperature of the medium is determined from the obtained value, it is new that the thermoconverter and the reference resistor are connected in series with the formation of a common electrical circuit for the polling current to flow, and the polling current flowing through them is formed in the form of a periodic sequence of rectangular pulses with a duty cycle, which the average current through the resistance thermoconverter does not exceed the permissible value, while the duty cycle is determined by the formula:
Где Q - требуемая скважность последовательности импульсов, Uи - значение постоянного напряжения источника питания, формирующего ток опроса термопреобразователя сопротивления и эталонного резистора, Rt - значение сопротивления термопреобразователя при минимальной измеряемой температуре, Rэт - номинал сопротивления эталонного резистора, Iдоп - максимально допустимый ток опроса термопреобразователя.Where Q is the required duty cycle of the pulse sequence, Uand is the value of the constant voltage of the power source that forms the polling current of the resistance thermoconverter and the reference resistor, Rt is the resistance value of the thermocouple at the minimum measured temperature, Ret is the nominal resistance of the reference resistor, Idop is the maximum allowable current of the thermocouple interrogation.
Технический результат достигается следующим образом. Существенные признаки формулы заявленного изобретения: «Способ измерения температуры среды, в соответствии с которым в исследуемую среду помещают платиновый термопреобразователь сопротивления, создают ток опроса через эталонный резистор и через термопреобразователь программно под управлением контроллера и в соответствии с заданным алгоритмом измеряют падение напряжения на терморезисторе и на эталонном резисторе, результаты измерения преобразуют в цифровой код, запоминают в памяти контроллера, определяют значение сопротивления термопреобразователя в исследуемой среде и по полученному значению определяют температуру среды,...» являются неотъемлемой частью заявленного способа и, в совокупности с оставшимися существенными признаками, обеспечивают его осуществление, а следовательно, обеспечивают достижение заявленного технического результата.The technical result is achieved as follows. Essential features of the claims of the claimed invention: “A method of measuring the temperature of a medium, according to which a platinum resistance thermoconverter is placed in the test medium, a polling current is generated through a reference resistor and through a thermoconverter programmatically controlled by the controller and in accordance with a predetermined algorithm, the voltage drop across the thermistor and reference resistor, the measurement results are converted into a digital code, stored in the controller memory, the resistance value t is determined rmopreobrazovatelya in the test medium and the resulting value is determined ambient temperature, ... "are an integral part of the claimed method and, together with the remaining essential features provide its implementation, and hence, provide the achievement of the claimed technical result.
В заявленном способе термопреобразователь и эталонный резистор соединяют последовательно с образованием общей электрической цепи для протекания тока опроса, в отличие от прототипа, где эти цепи электрически не связаны. В результате в измерительной цепи термопреобразователь и эталонное сопротивление обтекаются одним током, параметры которого и для эталонного резистора, и для термопреобразователя сопротивления не отличаются, что исключает необходимость использования стабилизированного источника постоянного напряжения.In the claimed method, the thermal converter and the reference resistor are connected in series with the formation of a common electrical circuit for the flow of the polling current, in contrast to the prototype, where these circuits are not electrically connected. As a result, in the measuring circuit, the thermal converter and the reference resistance flow around the same current, the parameters of which for the reference resistor and the resistance thermal converter are not different, which eliminates the need for a stabilized constant voltage source.
Кроме того, ток опроса формируют в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов, что обеспечивает возможность подачи на короткий промежуток времени, равный длительности импульса, на термопреобразователь сопротивления и на эталонный резистор напряжения, при котором значение обтекающего их тока позволяет повысить контролируемое падение напряжения на термопреобразователе и эталонном резисторе, до величины, не требующей дополнительного усиления. Причем благодаря форме прямоугольного импульса значение снимаемого падения напряжения будет постоянным. Это позволяет исключить операцию усиления электрического сигнала, снимаемого с термопреобразователя и эталонного резистора.In addition, the polling current is formed in the form of a periodic sequence of rectangular pulses, which makes it possible to supply a resistance temperature transducer and a voltage reference resistor for a short period of time equal to the pulse temperature, at which the value of the current flowing around them increases the controlled voltage drop across the thermal converter and the reference resistor, to a value that does not require additional gain. Moreover, due to the shape of a rectangular pulse, the value of the removed voltage drop will be constant. This eliminates the operation of amplifying an electrical signal taken from a thermal converter and a reference resistor.
При этом, поскольку ток опроса формируют в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов со скважностью, при которой средний ток через термопреобразователь сопротивления не превышает допустимой величины, то увеличение уровня сигнала, формируемого током опроса на термопреобразователе, происходит без его дополнительного разогрева, обусловленного протеканием через него тока опроса. Обтекание током опроса одновременно термопреобразователя и эталонного резистора позволяет отказаться от стабилизированного источника постоянного напряжения для формирования тока опроса.In this case, since the polling current is formed in the form of a periodic sequence of rectangular pulses with a duty cycle at which the average current through the resistance thermoconverter does not exceed the permissible value, the signal level generated by the polling current on the thermoconverter increases without additional heating due to the flow of current through it a survey. The flow of polling current at the same time as the thermal converter and the reference resistor allows you to abandon the stabilized source of constant voltage to form the polling current.
В заявленном способе определяют величину скважности по формуле:In the claimed method, the magnitude of the duty cycle is determined by the formula:
Где Q - требуемая скважность последовательности импульсов, Uи - значение постоянного напряжения источника питания, формирующего ток опроса термопреобразователя сопротивления и эталонного резистора, Rt - значение сопротивления термопреобразователя при минимальной измеряемой температуре, Rэт - номинал сопротивления эталонного резистора, Iдоп - максимально допустимый ток опроса термопреобразователя, что позволяет формировать от одного источника постоянного напряжения ток опроса для отличных друг от друга термопреобразователей с учетом допустимого для каждого из них режима применения, а также позволяет формировать многоканальные устройства для измерения температуры с широким диапазоном измеряемых температур.Where Q is the required duty cycle of the pulse sequence, Uand is the constant voltage value of the power source that forms the polling current of the resistance thermal converter and the reference resistor, Rt is the resistance value of the thermal converter at the minimum measured temperature, Ret is the nominal resistance of the reference resistor, Idop is the maximum allowable polling current of the thermal converter, which makes it possible to generate a polling current from a single DC voltage source for thermocouples that are different from each other, taking into account admissible for each application mode, and also enables to form multichannel device for measurement of temperature with a wide range of measured temperatures.
Кроме того, использование для расчета математической формулы упрощает реализацию способа, используя программное обеспечение. Это позволяет отказаться от аппаратной реализации способа в этой части, сократив, тем самым количество операций в выполнении способа.In addition, the use of a mathematical formula for calculating simplifies the implementation of the method using software. This allows you to abandon the hardware implementation of the method in this part, thereby reducing the number of operations in the execution of the method.
Как было указано выше, параметры усилителей электрических сигналов зависят от многих факторов: стабильности источника питания, характеристик окружающей среды, что вносит в результаты измерений погрешность, которую трудно учесть, так как она имеет нестабильный характер. Минимизация аппаратными средствами погрешности, вносимой усилителем, приводит к усложнению как устройства, реализующего способ, так и усложняет сам способ измерения температуры среды.As mentioned above, the parameters of electric signal amplifiers depend on many factors: the stability of the power source, environmental characteristics, which introduces an error in the measurement results, which is difficult to take into account, since it is unstable. Minimization of the hardware error introduced by the amplifier, complicates the device that implements the method, and complicates the method of measuring the temperature of the medium.
Исключение из способа операции усиления измеряемого сигнала с термопреобразователя и эталонного резистора позволяет упростить выполнение способа, а следовательно, и упростить реализующее его устройство, исключив усилители напряжения, а также повысить точность измерения температуры, полностью исключив аналоговую обработку измеряемого сигнала, поступающего с термопреобразователей сопротивления, и исключив погрешность, вносимую усилителем сигнала.The exception from the method of the operation of amplification of the measured signal from the thermal converter and the reference resistor makes it possible to simplify the method and, therefore, to simplify the device implementing it by eliminating voltage amplifiers, as well as to improve the accuracy of temperature measurement, completely eliminating the analog processing of the measured signal from the resistance thermal converters, and eliminating the error introduced by the signal amplifier.
Кроме того, возможность исключения из заявленного способа операции усиления измеряемого сигнала позволяет непосредственно преобразовывать измеряемый сигнал в цифровой код. В настоящее время элементная база позволяет реализовать в одной микросхеме и контролер, и аналого-цифровой преобразователь, что еще более упрощает реализацию способа.In addition, the ability to exclude from the claimed method the operation of amplification of the measured signal allows you to directly convert the measured signal into a digital code. Currently, the element base allows you to implement in one chip both the controller and the analog-to-digital converter, which further simplifies the implementation of the method.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что заявленный способ измерения температуры среды при осуществлении обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в возможности увеличения уровня сигнала, снимаемого с термопреобразователя сопротивления без превышения допустимого тока опроса, а также в повышении точности измерения и в упрощении.Thus, from the foregoing, it follows that the claimed method of measuring the temperature of the medium during the implementation ensures the achievement of a technical result consisting in the possibility of increasing the level of the signal taken from the resistance thermocouple without exceeding the permissible interrogation current, as well as in improving the measurement accuracy and simplification.
На фиг.1 изображено устройство для измерения температуры среды, реализующее заявленный способ измерения температуры среды, содержащее источник постоянного напряжения 1, аналого-цифровой преобразователь 2 и контроллер 3, соединенные входами-выходами, n термопреобразователей сопротивления 41-4n, эталонный резистор 5, n-канальный коммутатор постоянного напряжения 6, (n+1)-канальный коммутатор 7 (далее - канальный коммутатор), где n=1, 2, 3,…. Источник постоянного напряжения 1 подключен выходом к n-канальному коммутатору постоянного напряжения 6, первые выводы n термопреобразователей сопротивления 41-4n подключены к соответствующим выходам n-канального коммутатора постоянного напряжения 6 и к соответствующим n входам канального коммутатора 7, а вторые выводы подключены к эталонному резистору 5 и к (n+1)-входу канального коммутатора 7. Выход канального коммутатора 7 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 2. Входы управления соответственно 8, 9 коммутатора постоянного напряжения 6 и канального коммутатора 7 подключены соответственно к первому 10 и второму 11 управляющим выходам контроллера 3.Figure 1 shows a device for measuring the temperature of a medium that implements the claimed method of measuring the temperature of a medium, comprising a constant voltage source 1, an analog-to-digital converter 2 and a controller 3 connected by inputs / outputs, n resistance thermoconverters 4 1 -4 n , a reference resistor 5 , n-channel DC switch 6, (n + 1)-channel switch 7 (hereinafter referred to as the channel switch), where n = 1, 2, 3, .... The DC voltage source 1 is connected by an output to the n-channel constant voltage switch 6, the first conclusions of the resistance thermocouples 4 1 -4 n are connected to the corresponding outputs of the n-channel DC voltage switch 6 and to the corresponding n inputs of the channel switch 7, and the second conclusions are connected to reference resistor 5 and to the (n + 1) input of the channel switch 7. The output of the channel switch 7 is connected to the input of the analog-to-digital converter 2. The control inputs are respectively 8, 9 of the constant voltage 6 and channel switch 7 are connected respectively to the first 10 and second 11 control outputs of the controller 3.
Особых требований к реализации контроллера и АЦП, а также к другим элементам схемы, не предъявляется. Коммутатор постоянного напряжения n-канальный может быть выполнен, например, на биполярных транзисторах; (n+1)-канальный коммутатор может быть выполнен, например, на микросхеме типа 4051; термопреобразователь сопротивления, например, ТПТ-3-1; эталонный резистор - прецизионный резистор, например, С2-29Н.There are no special requirements for the implementation of the controller and ADC, as well as for other circuit elements. The n-channel constant voltage switch can be made, for example, on bipolar transistors; (n + 1) -channel switch can be performed, for example, on a chip type 4051; resistance thermoconverter, for example, TPT-3-1; reference resistor - a precision resistor, for example, C2-29N.
Заявленный способ осуществляют следующим образом. Термопреобразователь и эталонный резистор соединяют последовательно с образованием общей электрической цепи для протекания тока опроса. В исследуемую среду помещают платиновый термопреобразователь сопротивления. Создают ток опроса, протекающий через термопреобразователь сопротивления и эталонный резистор. Программно под управлением контроллера и в соответствии с заданным алгоритмом измеряют падение напряжения на терморезисторе и на эталонном резисторе, результаты измерений преобразуют в цифровой код, запоминают в памяти контроллера, определяют значение сопротивления термопреобразователя в исследуемой среде и по полученному значению определяют температуру среды. Причем ток опроса, протекающий через измерительную цепь «термопреобразователь - эталонный резистор», формируют в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов со скважностью, при которой средний ток через термопреобразователь сопротивления не превышает допустимой величины, при этом величину скважности определяют по формуле:The claimed method is as follows. The thermal converter and the reference resistor are connected in series with the formation of a common electrical circuit for the flow of polling current. A platinum resistance thermoconverter is placed in the test medium. Create a polling current flowing through a resistance thermoconverter and a reference resistor. Software under the control of the controller and in accordance with the specified algorithm, the voltage drop across the thermistor and on the reference resistor is measured, the measurement results are converted into a digital code, stored in the controller’s memory, the resistance value of the thermal converter in the medium under study is determined, and the medium temperature is determined from the obtained value. Moreover, the interrogation current flowing through the measuring circuit "thermocouple - reference resistor" is formed in the form of a periodic sequence of rectangular pulses with a duty cycle at which the average current through the resistance thermoconverter does not exceed the permissible value, while the duty cycle is determined by the formula:
Где Q - требуемая скважность последовательности импульсов, Uи - значение постоянного напряжения источника питания, формирующего ток опроса термопреобразователя сопротивления и эталонного резистора, Rt -значение сопротивления термопреобразователя при минимальной измеряемой температуре, Rэт - номинал сопротивления эталонного резистора, Iдоп - максимально допустимый ток опроса термопреобразователя.Where Q is the required duty cycle of the pulse sequence, Uand is the value of the constant voltage of the power source that forms the polling current of the resistance thermoconverter and the reference resistor, Rt is the resistance value of the thermal converter at the minimum measured temperature, Ret is the nominal resistance of the reference resistor, Idop is the maximum allowable polling current of the thermal converter.
Способ реализуют с помощью устройства для измерения температуры следующим образом. Управление работой устройства, осуществляющего заявленный способ, выполняют программно. Снятие информации с датчиков температуры - термопреобразователей сопротивления 41-4n и эталонного резистора 5 - выполняют поочередно под управлением контроллера 3. После включения напряжения питания на вход управления 8 n-канального коммутатора постоянного напряжения 6 поступает управляющий код с выхода 10 контроллера 3, который подключает к источнику постоянного напряжения 1 конкретную измерительную цепь «термопреобразователь сопротивления - эталонный резистор», например, 41, 5. Одновременно на вход управления 9 канального коммутатора 7 поступает код управления с выхода 11 контроллера 3 и подключает к входу аналого-цифрового преобразователя 2 сигнал с эталонного резистора 5. Управляющий код присутствует на входе 9 канального коммутатора 7 в течение времени измерения падения напряжения на эталонном резисторе 5. Падение напряжения на эталонном резисторе 5 измеряют для каждого термопреобразователя сопротивления. После измерения падения напряжения на эталонном резисторе 5 код на входе управления 9 канального коммутатора 7 изменяют таким образом, что на вход аналого-цифрового преобразователя 2 поступает сигнал с контролируемого термопреобразователя сопротивления 41. По окончании измерения коды с входа управления 8 коммутатора постоянного напряжения 6 и входа управления 9 канального коммутатора 7 снимают.The method is implemented using a device for measuring temperature as follows. Management of the device implementing the inventive method is performed programmatically. The removal of information from temperature sensors - thermal converters of resistance 4 1 -4 n and a reference resistor 5 - is performed alternately under the control of controller 3. After turning on the supply voltage, the control code from output 10 of controller 3 is received at the control input 8 of the n-channel DC voltage switch 6, which It connects to a source of DC voltage measuring circuit 1 specific "RTD - reference resistor", e.g., 4 1 5. Simultaneously, the control input 9 of the channel switch 7 n the control code enters from the output 11 of controller 3 and connects the signal from the reference resistor 5 to the input of the analog-to-digital converter 2. A control code is present at the input 9 of the channel switch 7 during the measurement of the voltage drop across the reference resistor 5. The voltage drop across the reference resistor 5 is measured for each resistance thermoconverter. After measuring the voltage drop across the reference resistor 5, the code at the control input 9 of the channel switch 7 is changed so that the signal from the controlled resistance temperature converter 4 1 is input to the analog-to-digital converter 2. At the end of the measurement, the codes from the control input 8 of the DC switch 6 and the control input 9 of the channel switch 7 are removed.
Управляющий сигнал (код) с выходов 10 и 11 контроллера 3 представляет собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов с заданной скважностью.The control signal (code) from the outputs 10 and 11 of the controller 3 is a periodic sequence of rectangular pulses with a given duty cycle.
Для каждого термопреобразователя сопротивления скважность импульсов заранее определяют по формуле:For each resistance thermoconverter, the duty cycle of pulses is pre-determined by the formula:
Где Q - требуемая скважность последовательности импульсов, Uи - значение постоянного напряжения источника питания, формирующего ток опроса термопреобразователя сопротивления и эталонного резистора, Rt -значение сопротивления термопреобразователя при минимальной измеряемой температуре, Rэт - номинал сопротивления эталонного резистора, Iдоп - максимально допустимый ток опроса термопреобразователя.Where Q is the required duty cycle of the pulse sequence, Uand is the value of the constant voltage of the power source that forms the polling current of the resistance thermoconverter and the reference resistor, Rt is the resistance value of the thermal converter at the minimum measured temperature, Ret is the nominal resistance of the reference resistor, Idop is the maximum allowable polling current of the thermal converter.
Скважность управляющих импульсов рассчитывают таким образом, чтобы при подключении источника питания средний ток через термопреобразователь сопротивления не превышал допустимой величины.The duty cycle of the control pulses is calculated so that when the power source is connected, the average current through the resistance temperature converter does not exceed the permissible value.
Ниже приведен пример расчета величины скважности для терморезистора типа ТПТ-3-1 с величиной сопротивления Rt=80 Ом при минимальной измеряемой температуре (-50°C), при 1 доп=1 мА. Для Ш=5 В, R3T=100 Ом имеем:The following is an example of calculating the duty cycle for a TPT-3-1 type thermistor with a resistance value of Rt = 80 Ohms at the minimum measured temperature (-50 ° C), at 1 additional = 1 mA. For W = 5 V, R3T = 100 Ohms, we have:
Измерение падения напряжения на термопреобразователе и эталонном резисторе выполняют в течение времени, равном длительности управляющего импульса. Например, для скважности Q=28 и периоде следования импульсов Т=2,8 с длительность импульса τ составит 0,1 с (Q=T/τ).The measurement of the voltage drop across the thermal converter and the reference resistor is performed over a period of time equal to the duration of the control pulse. For example, for a duty cycle of Q = 28 and a pulse repetition period of T = 2.8 s, the pulse duration τ will be 0.1 s (Q = T / τ).
При этом через измерительную цепь «термопреобразователь сопротивления - эталонный резистор» протекает импульсный ток опроса, который в короткий промежуток времени, равный длительности импульса, превышает рекомендованное значение тока опроса. Для упрощения расчета допустим Iср=Iдоп=1×10-3;In this case, the pulse current of the interrogation flows through the measuring circuit "resistance thermoconverter - reference resistor", which in a short period of time equal to the pulse duration exceeds the recommended value of the interrogation current. To simplify the calculation, let Icr = Idop = 1 × 10 -3 ;
Iимп=Iср×Q=1×10-3× 28=28 мА.Iimp = Iavg × Q = 1 × 10 -3 × 28 = 28 mA.
В результате повышается и падение напряжения на термопреобразователе сопротивления и эталонном резисторе до величины, не требующей дополнительного усиления. При этом среднее значение тока опроса через термопреобразователи не превышает допустимого.As a result, the voltage drop across the resistance thermoconverter and the reference resistor rises to a value that does not require additional amplification. In this case, the average value of the interrogation current through thermal converters does not exceed the permissible value.
После поступления в память контроллера информации с термопреобразователя сопротивления и с эталонного резистора производят вычисление температуры каждой исследуемой среды по заранее заданному алгоритму. Например, перевод сопротивления в градусы выполняют одновременно с линеаризацией характеристики термопреобразователя сопротивления по таблице, заложенной в память контроллера.After the controller receives information from the resistance thermoconverter and from the reference resistor, the temperature of each medium under study is calculated according to a predetermined algorithm. For example, the conversion of resistance into degrees is performed simultaneously with the linearization of the characteristics of the resistance thermal converter according to the table stored in the controller memory.
Claims (1)
где Q - требуемая скважность последовательности импульсов, Uи - значение постоянного напряжения источника питания, формирующего ток опроса термопреобразователя сопротивления и эталонного резистора, Rt - значение сопротивления термопреобразователя при минимальной измеряемой температуре, RЭТ - номинал сопротивления эталонного резистора, Iдоп - максимально допустимый ток опроса термопреобразователя. The method of measuring the temperature of the medium, according to which a platinum resistance thermoconverter is placed in the test medium, a polling current is generated through the reference resistor and through the temperature converter, programmatically under the control of the controller and in accordance with the specified algorithm, the voltage drop across the thermistor and the reference resistor is measured, the measurement results are converted in a digital code, stored in the controller’s memory, the resistance value of the thermal converter in the medium under study and determined by the received the value is determined by the temperature of the medium, characterized in that the thermal converter and the reference resistor are connected in series with the formation of a common electrical circuit for the polling current to flow, and the polling current flowing through them is formed in the form of a periodic sequence of rectangular pulses with a duty cycle at which the average current through the thermal converter does not exceed permissible value, while the duty cycle is determined by the formula:
where Q is the required duty cycle of the pulse sequence, Uand is the constant voltage value of the power source that forms the polling current of the resistance thermoconverter and a reference resistor, Rt is the resistance value of the thermoconverter at the minimum measured temperature, RET - the nominal resistance of the reference resistor, Idop - the maximum allowable polling current of the thermal converter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013113070/28A RU2547882C2 (en) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | Method to measure medium temperature |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013113070/28A RU2547882C2 (en) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | Method to measure medium temperature |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013113070A RU2013113070A (en) | 2014-09-27 |
RU2547882C2 true RU2547882C2 (en) | 2015-04-10 |
Family
ID=51656427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013113070/28A RU2547882C2 (en) | 2013-03-22 | 2013-03-22 | Method to measure medium temperature |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2547882C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107014514A (en) * | 2015-11-30 | 2017-08-04 | 英飞凌科技股份有限公司 | Remote temperature is sensed |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU855412A1 (en) * | 1979-11-06 | 1981-08-15 | Предприятие А-1209 | Analog digital temperature converter |
SU1120183A1 (en) * | 1983-04-11 | 1984-10-23 | Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева | Temperature measuring device |
SU1275230A1 (en) * | 1984-07-10 | 1986-12-07 | Пермское производственное объединение "Моторостроитель" им.Я.М.Свердлова | Device for measuring temperature |
SU1394062A1 (en) * | 1986-07-03 | 1988-05-07 | Институт Полупроводников Ан Усср | Temperature-measuring device |
RU2229692C2 (en) * | 2002-06-06 | 2004-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский механический завод" | Procedure establishing temperature |
CN102353470A (en) * | 2011-09-30 | 2012-02-15 | 国电南京自动化股份有限公司 | Voltage dynamic tracking thermal resistance measurement method |
-
2013
- 2013-03-22 RU RU2013113070/28A patent/RU2547882C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU855412A1 (en) * | 1979-11-06 | 1981-08-15 | Предприятие А-1209 | Analog digital temperature converter |
SU1120183A1 (en) * | 1983-04-11 | 1984-10-23 | Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им.В.В.Куйбышева | Temperature measuring device |
SU1275230A1 (en) * | 1984-07-10 | 1986-12-07 | Пермское производственное объединение "Моторостроитель" им.Я.М.Свердлова | Device for measuring temperature |
SU1394062A1 (en) * | 1986-07-03 | 1988-05-07 | Институт Полупроводников Ан Усср | Temperature-measuring device |
RU2229692C2 (en) * | 2002-06-06 | 2004-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ижевский механический завод" | Procedure establishing temperature |
CN102353470A (en) * | 2011-09-30 | 2012-02-15 | 国电南京自动化股份有限公司 | Voltage dynamic tracking thermal resistance measurement method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107014514A (en) * | 2015-11-30 | 2017-08-04 | 英飞凌科技股份有限公司 | Remote temperature is sensed |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013113070A (en) | 2014-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103604523B (en) | A kind of thermocouple temperature display | |
Ghanad et al. | A 15$\mu {\rm W} $5.5 kS/s Resistive Sensor Readout Circuit with 7.6 ENOB | |
Mohan et al. | Linearizing dual-slope digital converter suitable for a thermistor | |
RU2547882C2 (en) | Method to measure medium temperature | |
RU2562749C2 (en) | Temperature control interface module | |
KR20140012865A (en) | Apparatus for measuring temperature using thermistor | |
KR20210113619A (en) | Temperature sensor, laser circuit, light detection and ranging system and method | |
RU2534633C2 (en) | Medium temperature measurement device | |
Korolev et al. | Research of the measuring channel with automatic correction data conversion | |
RU2613481C1 (en) | Method of digital integrated circuits transient thermal characteristics measuring | |
RU129229U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE OF THE MEDIA | |
RU2639989C2 (en) | Method of measuring transient thermal characteristics of semiconductor products | |
RU2624406C1 (en) | Method of measuring the thermal impedance of leds | |
JP3360814B2 (en) | A / D converter | |
JP2015105852A (en) | Diode thermometer | |
Jung et al. | A low power low inaccuracy linearity-compensated temperature sensor for attachable medical devices | |
RU2548925C1 (en) | Method to measure series resistance of crystal diode base | |
RU147683U1 (en) | MEDICAL THERMOMETER | |
RU2685769C1 (en) | Method of determination of transient thermal resistance of crystal-housing and thermal resistance of crystal-housing in the state of heat equilibrium of transistors with field control | |
Bensebaa et al. | On-line temperature measurement during power cycle of PCB-embedded diode | |
EP3644080A1 (en) | Sensor circuit with offset compensation | |
RU2561998C2 (en) | Digital temperature gage | |
RU2602400C1 (en) | Device for measuring cryogenic temperatures | |
US10670471B2 (en) | Multi-level temperature detection with offset-free input sampling | |
RU2451913C1 (en) | Temperature measuring device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150323 |